기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업이 초등학생의 과학 학습에 미치는 영향 = Effects of brain-based science instruction using memory consolidating Activities on Elementary Students’Science Learning

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업이 초등학생의 과학 학습에 미치는 영향에 대해 조사하였다.
과학 교과서와 지도서를 분석한 결과와 과학태도, 탐구기능, 지식 영역을 각각 대뇌변연계, 감각운동령, 전두엽 기능과 연계시킨 뇌기반 과학 교수학습 모형을 바탕으로 기억을 강화할 수 있는 활동을 개발하고 서울시에 소재한 초등학교 1개교, 5학년 2개 학급 학생 60명을 대상으로 비교반과 실험반으로 나누어 5학년 2학기 ‘환경과 생물’, ‘열매’ 단원 수업에 적용하였다. 그리고 사전·사후 검사 설계를 통하여 과학 태도, 과학 탐구 기능, 과학 지식의 학습 효과에 대해 두 집단 간의 차이를 분석하였다.
본 연구의 주요 연구 결과는 다음과 같다.
첫째, 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업을 실시할 단원을 선정하고 각 차시별 학습 주제와 활동을 분석한 후 기억 강화 활동을 뇌기반 과학 교수학습 모형에 적용하여 프로그램을 개발하였다.
둘째, 과학 태도의 경우 수업 처치 후 일반 과학 태도 검사의 사후 검사에서 두 집단간에 통계적으로 유의한 차이는 나타나지 않았으며 적용 단원과 직접적으로 관련된 문항으로 구성한 적용 단원 관련 과학 태도의 사후 검사에서도 유의한 차이는 나타나지 않았다. 그러나 영역별 하위 요소를 분석한 결과 ‘과학 교과에 대한 태도’ 영역의 ‘과학 교과에 대한 인식’이 유의하였고 학생들이 작성한 ‘그렇게 생각한 이유’에 대한 내용을 정석적 분석한 결과 비교반의 경우 자신이 수업 시간에 무엇을 학습했는지 모른다고 생각하는 인식이 있었지만 실험반의 경우 학습한 내용을 잘 기억할 수 있다고 생각하고 있는 점이 긍정적 요인으로 작용한 것으로 판단된다. ‘과학적 태도’ 영역에서는 ‘개방성’에서 유의한 통계 결과가 나타났는데 본 연구에서 적용된 기억 강화 활동 중 ‘이야기 만들기’가 여러 차시에 걸쳐 활용되어 다른 학생들과 정보를 공유하는 과정에서 ‘개방성’이 향상된 것으로 판단된다.
셋째, 일반 과학 탐구 기능의 사후 검사에서는 실험반과 비교반이 통계적으로 유의하게 다르지는 않았지만 적용 단원과 관련된 탐구 기능의 사후 검사에서는 유의한 통계 결과가 나타났다. 특히 ‘기초 탐구 기능’ 중 실험반의 ‘분류’, ‘추리’ 기능이 향상되었고 ‘통합 탐구 기능’에서는 실험반의 ‘일반화’ 기능이 향상되는 결과가 나타났다. 기초탐구 기능 중 ‘분류’ 기능의 경우 실험반 학생들이 기억강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업을 통해 다양한 분류 활동을 실시하게 되어 유의한 결과가 나타난 것으로 판단된다. 통합탐구 기능 중 ‘일반화’ 기능에 대한 검사지 문항에 대한 답변 유형을 분석한 결과 서술형으로 작성된 적용 단원 관련 탐구 기능 검사에서 높은 점수를 획득하려면 정확한 용어를 사용하여 답을 작성해야 하는데 본 연구에서 활용한 ‘이야기 만들기’, ‘장소법 활용하기’ 등의 활동을 통해 다른 학생에게 설명하는 과정에서 해당 개념에 대한 기억량이 많아지고 이를 통해 일반화 능력도 향상된 것으로 판단된다.
넷째, 과학 지식에서도 통계적으로 유의한 결과가 나타났으며 실험반의 ‘기초 지식’과 ‘고차 지식’ 영역이 고르게 발달한 것을 알 수 있었다. 기초 지식의 ‘기억’ 영역에서는 통계적으로 유의한 차이가 나타나지 않았는데 이는 과학 지식 검사지의 ‘기억’ 영역 문항의 경우 의미기억을 묻는 문항으로 구성되어 있어 비교반과 실험반 학생들 대부분이 수업을 통해 쉽게 답을 쓸 수 있었기 때문에 짧은 기간의 처치로는 큰 점수차가 나지 않았다고 판단된다. 하지만 기억한 개념과 내용을 이해하고 적용해야 하는 ‘이해’와 ‘적용’ 영역에서 실험반이 비교반보다 점수가 높았으며 통계적으로도 유의한 차이가 나타났다. 뇌기반 교육에서의 기억이란 단순한 암기를 탈피하여 정보의 패턴화를 의미하기 때문에 기억한 과학 지식을 활용해 해결해야 하는 ‘이해’, ‘적용’, ‘분석’ 영역에서 유의하다는 점을 통해 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업이 학생들의 기억 작용에 긍정적 영향을 미쳤다고 판단할 수 있다. 또한 ‘창출’ 영역에서 유의한 것은 본 연구에서 실시한 뇌기반 교육 원리에 근거한 다양한 기억 강화 활동이 학생들의 지식 기반을 풍부하게 하여 과학적으로 근거있는 다양한 아이디어를 창출하게 했다고 판단할 수 있다.
이상의 결과들을 종합해 보면 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업은 학생들의 과학 태도 중 특히 ‘과학 교과에 대한 인식’과 ‘개방성’ 영역에 긍정적 영향을 미쳐 ‘과학 교과에 대한 태도’와 ‘과학적 태도’를 변화시켰으며 학생들에게 다양한 탐구활동과 기회를 충분히 제공하여 과학 탐구 기능을 향상시켰다. 뿐만 아니라 기억한 지식을 바탕으로 다양한 사고를 하고 활용할 수 있도록 하여 과학 지식 영역의 향상에도 유의하게 기여하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigated how brain-based science instruction using memory consolidating activities affects elementary students’ science learning. Based on the results of analyses of science textbooks and teachers' guidebooks and on the brain-based science teaching and learning model. we developed activities for consolidating memory and applied them to 60 elementary students of two 5th grade classes at an elementary school in Seoul, divided into a comparison and an experimental groups. In addition, we analyzed differences between the two groups in learning effects in terms of science related attitude, scientific inquiry skill, and scientific knowledge through a pretest and a posttest.
The major results of this study were as follows:
First, we developed a memory consolidating activity program by applying the brain-based science teaching and learning model.
Second, as to science related attitude, a significant difference was not observed between the two groups in the scores of the pretest and the posttest using an attitude inventory related to the units under study. but the experimental class showed positive changes in terms of ‘cognition toward the science subject’ and ‘openness’.
Third, the experimental class showed significant improvement in ‘observation’, ‘grouping', 'expectation' and ‘inference’ among basic inquiry skills and in ‘generalization’ among integrated inquiry skills.
Fourth, with regard to scientific knowledge, significant differences were observed. Specifically, the experimental class showed overall improvement both in basic and advanced knowledge areas. Several implications for the science education of the study were discussed.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. = 서론
• 1. 연구의 필요성 및 목적 = 1
• 2. 연구 문제 = 2
• 3. 용어 정의 = 3
• 4. 연구의 제한점 = 4
• Ⅱ. 이론적 = 배경
• 1. 기억 연구의 흐름 = 5
• 2. 기억의 경로와 뇌의 관련 작용 = 6
• 3. 뇌기반 과학 교수학습 모형 = 8
• 4. 선행 연구 고찰 = 11
• Ⅲ. 연구 방법 및 = 절차
• 1. 연구 대상 및 적용 단원 = 13
• 2. 연구 설계 = 13
• 3. 데이터 수집 = 14
• 4. 데이터 분석 = 18
• Ⅳ. 연구 결과 및 = 논의
• 1. 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 교수학습 활동의 개발 = 19
• 2. 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업의 효과 분석 = 26
• Ⅴ. 결론 및 = 제언
• 1. 결론 = 43
• 2. 제언 = 45
• 참고문헌 = 46
• ABSTRACT = 51
• 부록 = 53
• 부록1 일반 과학 태도 검사지 = 54
• 부록 2 적용 단원 관련 과학 태도 검사지 = 57
• 부록 3 적용 단원 관련 탐구 기능 검사지 = 59
• 부록 4 사전 과학 지식 검사지 = 67
• 부록 5 사후 과학 지식 검사지 = 75
• 부록 6 기억 강화 활동을 적용한 뇌기반 과학 수업의 교수학습 과정안 = 82